红外热成像测温技术及其应用ppt课件
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红外热成像的测试与分析 ppt课件
➢ 对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测 等，必要时降低负荷电流;
➢ 对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段 ，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。
➢ 危急缺陷---- 指设备最高温度超过GB/T 11022规定的 最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排处理。
➢ 对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺; 对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运 行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性 质。
所以冻结或保存图像之前一定要选择合适的温度范围、 光学聚焦和构图。
35
图像最佳化方法 1、选择不同的调色板
36
2、选择温度范围 在不超过测量范围的条件下，尽可能选择低的测温范围。
3、选择合适的电平值和温宽值，即图像明亮度和对比度， 使图像清晰，层次分明。
37
38
39
40
41
七、电力设备现场检测重点
3、冷却装置及油路系统异常——潜油泵过热；管道堵塞或 阀门未开（无油循环部分管道或散热器在热谱图上呈现低 温区）；油枕缺油或假油位（热谱图上油枕内油气分界面 清晰可辨）；油枕内有积水（热谱图上油枕的底部有明显 的水油分界面）。
44
110kV主变套管缺油
AR01
40.8℃ 40 38 36 34 32 30
25
设备缺陷诊断依据
一、电流致热型缺陷判断 二、电压致热型缺陷判断
26
27
28
29
30
六、现场拍摄方法和注意事项
1、调清楚焦距 手动或自动调焦，确保图像清晰
31
2、调好图像明亮度和对比度 手动或自动调节图像明亮度和对比度，使图像层次分明
32
注意：对于微小温差故障设备，一定要通过手动调节图像明 亮度和对比度
➢ 对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段 ，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。
➢ 危急缺陷---- 指设备最高温度超过GB/T 11022规定的 最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排处理。
➢ 对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺; 对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运 行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性 质。
所以冻结或保存图像之前一定要选择合适的温度范围、 光学聚焦和构图。
35
图像最佳化方法 1、选择不同的调色板
36
2、选择温度范围 在不超过测量范围的条件下，尽可能选择低的测温范围。
3、选择合适的电平值和温宽值，即图像明亮度和对比度， 使图像清晰，层次分明。
37
38
39
40
41
七、电力设备现场检测重点
3、冷却装置及油路系统异常——潜油泵过热；管道堵塞或 阀门未开（无油循环部分管道或散热器在热谱图上呈现低 温区）；油枕缺油或假油位（热谱图上油枕内油气分界面 清晰可辨）；油枕内有积水（热谱图上油枕的底部有明显 的水油分界面）。
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110kV主变套管缺油
AR01
40.8℃ 40 38 36 34 32 30
25
设备缺陷诊断依据
一、电流致热型缺陷判断 二、电压致热型缺陷判断
26
27
28
29
30
六、现场拍摄方法和注意事项
1、调清楚焦距 手动或自动调焦，确保图像清晰
31
2、调好图像明亮度和对比度 手动或自动调节图像明亮度和对比度，使图像层次分明
32
注意：对于微小温差故障设备，一定要通过手动调节图像明 亮度和对比度
红外测温原理及其应用 ppt课件
❖ 虽然自然界中并不存在真正的黑体，但是为了 弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中 必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体 腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克 黑体辐射的定理，即以波长表示的黑体光谱辐 射度。
2020/11/24
Max Planck
1858 -1947
10Βιβλιοθήκη 式中， ❖2.3 普朗克定理
❖ 使用安全及使用寿命长。
2020/11/24
20
3.1 红外测温仪缺点
❖ 易受环境因素影响（环境温度，空气中的灰尘 等）。
❖ 对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响 较大。
❖ 只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内 部和存在障碍物时的温度。
2020/11/24
21
4 红外摄像法测量切削温度
❖ 测温速度快：即响应时间快。只要接收到目标 的红外辐射即可在短时间内定温。
2020/11/24
19
3.1 红外测温仪特点
❖ 准确度高：红外测温不会与接触式测温一样破 坏物体本身温度分布，因此测量精度高。
❖ 灵敏度高：只要物体温度有微小变化，辐射能 量就有较大改变，易于测出，可进行微小温度 场的温度测量和温度分布测量，以及运动物体 或转动物体的温度测量。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
4
1 红外测温发展过程
2020/11/24
William Herschel 1738 - 1822
5
2 红外测温的原理
❖ 红外测温仪可捕捉从所有物体辐射出的红外能 量。红外辐射是电磁频谱的一部分，电磁频谱 中包括无线电波、微波、可见光、紫外线、伽 玛射线和X光。
(Leeds&Northrup company) 迅猛发展 双色、光纤、扫描等
2020/11/24
Max Planck
1858 -1947
10Βιβλιοθήκη 式中， ❖2.3 普朗克定理
❖ 使用安全及使用寿命长。
2020/11/24
20
3.1 红外测温仪缺点
❖ 易受环境因素影响（环境温度，空气中的灰尘 等）。
❖ 对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响 较大。
❖ 只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内 部和存在障碍物时的温度。
2020/11/24
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4 红外摄像法测量切削温度
❖ 测温速度快：即响应时间快。只要接收到目标 的红外辐射即可在短时间内定温。
2020/11/24
19
3.1 红外测温仪特点
❖ 准确度高：红外测温不会与接触式测温一样破 坏物体本身温度分布，因此测量精度高。
❖ 灵敏度高：只要物体温度有微小变化，辐射能 量就有较大改变，易于测出，可进行微小温度 场的温度测量和温度分布测量，以及运动物体 或转动物体的温度测量。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
4
1 红外测温发展过程
2020/11/24
William Herschel 1738 - 1822
5
2 红外测温的原理
❖ 红外测温仪可捕捉从所有物体辐射出的红外能 量。红外辐射是电磁频谱的一部分，电磁频谱 中包括无线电波、微波、可见光、紫外线、伽 玛射线和X光。
(Leeds&Northrup company) 迅猛发展 双色、光纤、扫描等
红外热成像技术PPT演示课件
• 遥测人体体表温度分布状态，摄取人体红外热 辐射图像，即“热图”，又称温差摄像。
• 常规测温：只能实现“点”的温度测定
• 热像测温：实时，动态，体表“面”的温度变化。
• 红外热图：热——温度值
•
图——温度分布形态
2019/9/13
6
红外热成像原理1
• 通过光学电子系统将人体细胞新陈代谢过程中 的热态的远红外光波聚集，调制及光电转换，变 为电信号，并转换为数字量，经多媒体图像处理， 技术处理，以伪色彩热成像图形式显示人体温度 场。同时，应用数字红外热成像专用分析软件， 对获取的温度进行分析。既以图像的形式表现出 来。
• 1 是否有神经性病变。 • 2 神经性病变区分：中枢，周围，干，末梢。 • 3 找出责任器官和组织。 • 4 主诉，热图，体征证据。 • 5 诊断明确诊断后，对症对因治疗。 • 6 治疗要诀：没有损伤就没有修复，要尽量避免
过度损伤。 • 7 康复锻炼，无痛锻炼，无负荷锻炼，针对性个
性化锻炼。
2019/9/13
2019/9/13
38
需要强调
• 红外热像仪并不是万能的！它只是一个先进的 热像测温工具，它所能表达的是与热相关的因素， 而对于深部解剖复杂的某些组织或器官疾病，由 于热信号的衰减和干扰，表达是困难的。即便是 优势应用领域，也必须和其它影像和临床结合分 析，才能进行正确客观的诊断。
2019/9/13
2019/9/13
14
内脏神经分布与皮肤区域的对应关系判断病变部位
• 颈段脊髓(C1-4:颈部;C5-T2:上肢) • 胸段脊髓(T1-5:气管,肺，心脏。T5-10:肝、胆、胰、
食管、胃、肠。T10-L2:肾、肾上腺、前列腺、膀 胱、尿道) • 腰骶段脊髓(L1-2、S2-5:子宫、睾丸、降结肠、直 肠;L1-S5:下肢)
红外热像仪测温技术..PPT共35页
红外热像仪测温技术..
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外
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.
科学实验研究
❖ 在科学实验研究方面，红外热像仪亦可显示其在测 试物体温度场方面的优势。例如， *利用红外热像仪测量火焰温度， *利用其精确测试物体的发射率。 在许多科学实验研究方面都取得了较好的效果。
.
热成像测量物体表面温度
探测器的制冷装置
目的：消除背景噪声和提高探测器的灵敏度 几种常用的微型制冷器： ⑴杜瓦瓶式制冷器 ⑵气体节流式制冷器 ⑶半导体制冷器
.
热成像测量物体表面温度
应用
⑴在电力行业中的应用
.
热成像测量物体表面温度
应用
⑵在微电子行业中的应用
.
热成像测量物体表面温度
应用
⑶ 机械故障诊断
.
热成像测量物体表面温度
应用
⑷野生动物
.
热成像测量物体表面温度应用⑸夜视监视.热成像测量物体表面温度
应用
⑹在军事上的应用
.
红外热成像人体快速测温系统
.
应用
❖ 红外热成像测温技术具有很多优点!因此在—— 医疗卫生、 航空航天、 无损探伤、 安全检查等领域
❖ ——得到了广泛的应用。
.
安全预测
❖ 安全预测就是早期发现设备的异常情况，并相应地 采取适当的补救措施，以保证设备安全，减少损失。 对于大型设备，利用红外热像仪在设备运行时对其 早期的温度异常变化进行在线监测，判断设备运行 状况具有重要意义。典型的应用情况有：对工业炉 窑和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，预 防烧穿事故的发生；对锅炉及加热炉炉壁和保温容 器壁的监测，寻找热能泄露点，实现节能；在带电 的情况下，对各种电气设备线路的监测，预防停电 和火灾等恶性事故的发生；等等。
.
热成像测量物体表面温度
测温影响因素
⑴被测物体发射率 发射率又称为黑度，反映物体向外发射辐射的能 力．物体表面发射率是不相同，且随温度和波长变化。
.
热成像测量物体表面温度
⑵背景
被测物体的辐射能
背景投向物体表面被物体 物体表面反射的辐射能
背景投向物体表面并透过物 体物体表面的辐射能
⑶大气
某些成分吸 收红外辐射
被测物体辐射的能量
响应平面 大气
.
探 测 器
红外热成像仪
热成像系统的温度标定
.
黑体炉原理图
.
最大探测距离
.
制冷装置
“制冷”这一要求—— 导致了常规的热成像测温系统成本太高，
应用比较受限！
.
工作波长的选择
在选用红外热成像仪或热辐射仪的时候，应注意 生产厂家所提供的工作波段。
.
红外热成像测温的应用
红外热成像人体快速测温系统，因其具有的非接触、 响应速度快、操作简便等特点，被相关单位作为机场 、港口、车站等公共场所排查监测“非典”等症状患者 和疑似病人的重要工具。在一些不便于使用传统接触 式测温方法的场合，红外辐射式测温仪就显得尤为重 要了。红外热成像人体快速测温系统是集先进的光电 子技术、热成像技术、图像处理技术和控制技术于一 体的高科技产品。整个系统包括红外监控系统（体温 探测头、光学镜头、红外分析软件等）、人梯体温监 测岗和监控指挥中心。
.
系统基本组成
红外热像仪是一种红外波段的摄像机，它利用实 时的扫描热成像技术进行温度分析，其系统组成包 括红外望远镜、光学扫描仪、红外探测器与制冷器 组件、信号放大器与处理电路、显示器等。下图为 其系统基本组成示意图
.
优点（1)
.
优点（2）
.
热成像测量物体表面温度
优点
非接触测量
响应快
不影响目标的温度分布
.
.
红外热成像在线测温系统
❖ 红外热成像在线测温来统 将物体表面的热辐射显示 成二维的可视图象, 它是热 成像技术、红外标定技术 、图象处理技术、多去翱 本技犬和图象压缩与恢复 技术等多项高技术的集成 。它采用近红外固体电荷 栩合器件设计而成, 不需制 冷、成本低、可靠性好。
.
非制冷红外焦平面热成像测温系统
.
测温系统结构图
.
系统测温界面图
.
红外热成像伪彩色测温系统
❖ 由于人眼对灰度微弱递变的敏感程度远远小于对色 彩变化的敏感程度。在256个灰度级中能分辨出 40个左右级灰度，而能分辨出的彩色达几自种甚 至上千种。伪彩色增强技术作为一大类基本的图像 增强处理技术，是将灰度图像转变为伪彩色图像， 也可以是原来自然彩色的图像变换成给定彩色分布 的图像，如不同谱能遥感图像。
不需要达到与目标物体的热平 衡，只要接受辐射就可以
测温范围宽
普通型T系列 -20℃— 300℃
.
热成像测量物体表面温度
灵敏度高 空间分辨率高
目前最灵敏的热成像系统 能测出0.01℃的温度变化
例如：点热成像系统1s内 可测出20万个点。
.
影响因素
1 被测物体发射率的影响 2 背景的影响 3 大气的影响
.
医疗卫生
❖ 因为当人体局部或全身发生病变，血液循环障碍以 及代谢功能发生变化时，将导致相应部位温度平衡 的破坏，所以体温变化是人体病理诊断的重要指标 之一。因此可利用红外热像仪检查人体温度分布的 异常情况，为某些疾病特别是恶性肿瘤提供诊断的 依据。
.
质量监测
❖ 在很多产品的质量监控方面，需要严格控制温度的 均匀性，可利用红外热像仪检测其温度场分布，例 如，轧钢厂的板坯温度分布情况、纸浆干燥监测、 沥青路面的铺设、水泥旋转窑监测、玻璃制造过程 温控，以及复合材料、建筑材料、集成电路板设计 等工业过程中均需要进行过程温度调查与监测
红外热成像测温技术及其应用
2011.5.16.
提纲 OUTLINE
.
.
基本原理
先给出黑体的红外辐射规律。黑体, 简单讲就是对一切波 长的入射辐射吸收率都等于1的物体, 也就是说全吸收。显 然, 因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射 辐射都有一定的反射(吸收率不等于1) , 所以, 黑体只是人 们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基 本规律是红外研究及应用的基础, 它揭示了黑体发射的红 外热辐射随温度及波长变化的定量关系。其中最重要的是 下面3个基本定律。 (1) 普朗克辐射定律 (2) 斯蒂芬- 玻耳兹曼定律 (3) 朗伯余弦定律
❖ 在红外热成像技术研究领域中，红外探测器是核心， 探测器的技术水平决定了热成像技术的技术水平。 基于光电效应的光子探测器和基于热电效应的热电 探测器一直是红外热成像技术的两大支柱。为获得 高性能必须在低温(典型的是液氮温度77K)下工作。 正是由于需要制冷以及成本等原因，使光电探测器 类热成像技术在民用领域仍难形成很大的市场。而 热电探测器类热成像技术由于灵敏度和响应速度方 面的限制，只有采用热电摄像管的热成像系统(即 热电视)获得一些应用，而且一般用于要求较低的 民用领域。
科学实验研究
❖ 在科学实验研究方面，红外热像仪亦可显示其在测 试物体温度场方面的优势。例如， *利用红外热像仪测量火焰温度， *利用其精确测试物体的发射率。 在许多科学实验研究方面都取得了较好的效果。
.
热成像测量物体表面温度
探测器的制冷装置
目的：消除背景噪声和提高探测器的灵敏度 几种常用的微型制冷器： ⑴杜瓦瓶式制冷器 ⑵气体节流式制冷器 ⑶半导体制冷器
.
热成像测量物体表面温度
应用
⑴在电力行业中的应用
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热成像测量物体表面温度
应用
⑵在微电子行业中的应用
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热成像测量物体表面温度
应用
⑶ 机械故障诊断
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热成像测量物体表面温度
应用
⑷野生动物
.
热成像测量物体表面温度应用⑸夜视监视.热成像测量物体表面温度
应用
⑹在军事上的应用
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红外热成像人体快速测温系统
.
应用
❖ 红外热成像测温技术具有很多优点!因此在—— 医疗卫生、 航空航天、 无损探伤、 安全检查等领域
❖ ——得到了广泛的应用。
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安全预测
❖ 安全预测就是早期发现设备的异常情况，并相应地 采取适当的补救措施，以保证设备安全，减少损失。 对于大型设备，利用红外热像仪在设备运行时对其 早期的温度异常变化进行在线监测，判断设备运行 状况具有重要意义。典型的应用情况有：对工业炉 窑和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，预 防烧穿事故的发生；对锅炉及加热炉炉壁和保温容 器壁的监测，寻找热能泄露点，实现节能；在带电 的情况下，对各种电气设备线路的监测，预防停电 和火灾等恶性事故的发生；等等。
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热成像测量物体表面温度
测温影响因素
⑴被测物体发射率 发射率又称为黑度，反映物体向外发射辐射的能 力．物体表面发射率是不相同，且随温度和波长变化。
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热成像测量物体表面温度
⑵背景
被测物体的辐射能
背景投向物体表面被物体 物体表面反射的辐射能
背景投向物体表面并透过物 体物体表面的辐射能
⑶大气
某些成分吸 收红外辐射
被测物体辐射的能量
响应平面 大气
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探 测 器
红外热成像仪
热成像系统的温度标定
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黑体炉原理图
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最大探测距离
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制冷装置
“制冷”这一要求—— 导致了常规的热成像测温系统成本太高，
应用比较受限！
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工作波长的选择
在选用红外热成像仪或热辐射仪的时候，应注意 生产厂家所提供的工作波段。
.
红外热成像测温的应用
红外热成像人体快速测温系统，因其具有的非接触、 响应速度快、操作简便等特点，被相关单位作为机场 、港口、车站等公共场所排查监测“非典”等症状患者 和疑似病人的重要工具。在一些不便于使用传统接触 式测温方法的场合，红外辐射式测温仪就显得尤为重 要了。红外热成像人体快速测温系统是集先进的光电 子技术、热成像技术、图像处理技术和控制技术于一 体的高科技产品。整个系统包括红外监控系统（体温 探测头、光学镜头、红外分析软件等）、人梯体温监 测岗和监控指挥中心。
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系统基本组成
红外热像仪是一种红外波段的摄像机，它利用实 时的扫描热成像技术进行温度分析，其系统组成包 括红外望远镜、光学扫描仪、红外探测器与制冷器 组件、信号放大器与处理电路、显示器等。下图为 其系统基本组成示意图
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优点（1)
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优点（2）
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热成像测量物体表面温度
优点
非接触测量
响应快
不影响目标的温度分布
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红外热成像在线测温系统
❖ 红外热成像在线测温来统 将物体表面的热辐射显示 成二维的可视图象, 它是热 成像技术、红外标定技术 、图象处理技术、多去翱 本技犬和图象压缩与恢复 技术等多项高技术的集成 。它采用近红外固体电荷 栩合器件设计而成, 不需制 冷、成本低、可靠性好。
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非制冷红外焦平面热成像测温系统
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测温系统结构图
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系统测温界面图
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红外热成像伪彩色测温系统
❖ 由于人眼对灰度微弱递变的敏感程度远远小于对色 彩变化的敏感程度。在256个灰度级中能分辨出 40个左右级灰度，而能分辨出的彩色达几自种甚 至上千种。伪彩色增强技术作为一大类基本的图像 增强处理技术，是将灰度图像转变为伪彩色图像， 也可以是原来自然彩色的图像变换成给定彩色分布 的图像，如不同谱能遥感图像。
不需要达到与目标物体的热平 衡，只要接受辐射就可以
测温范围宽
普通型T系列 -20℃— 300℃
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热成像测量物体表面温度
灵敏度高 空间分辨率高
目前最灵敏的热成像系统 能测出0.01℃的温度变化
例如：点热成像系统1s内 可测出20万个点。
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影响因素
1 被测物体发射率的影响 2 背景的影响 3 大气的影响
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医疗卫生
❖ 因为当人体局部或全身发生病变，血液循环障碍以 及代谢功能发生变化时，将导致相应部位温度平衡 的破坏，所以体温变化是人体病理诊断的重要指标 之一。因此可利用红外热像仪检查人体温度分布的 异常情况，为某些疾病特别是恶性肿瘤提供诊断的 依据。
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质量监测
❖ 在很多产品的质量监控方面，需要严格控制温度的 均匀性，可利用红外热像仪检测其温度场分布，例 如，轧钢厂的板坯温度分布情况、纸浆干燥监测、 沥青路面的铺设、水泥旋转窑监测、玻璃制造过程 温控，以及复合材料、建筑材料、集成电路板设计 等工业过程中均需要进行过程温度调查与监测
红外热成像测温技术及其应用
2011.5.16.
提纲 OUTLINE
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基本原理
先给出黑体的红外辐射规律。黑体, 简单讲就是对一切波 长的入射辐射吸收率都等于1的物体, 也就是说全吸收。显 然, 因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射 辐射都有一定的反射(吸收率不等于1) , 所以, 黑体只是人 们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基 本规律是红外研究及应用的基础, 它揭示了黑体发射的红 外热辐射随温度及波长变化的定量关系。其中最重要的是 下面3个基本定律。 (1) 普朗克辐射定律 (2) 斯蒂芬- 玻耳兹曼定律 (3) 朗伯余弦定律
❖ 在红外热成像技术研究领域中，红外探测器是核心， 探测器的技术水平决定了热成像技术的技术水平。 基于光电效应的光子探测器和基于热电效应的热电 探测器一直是红外热成像技术的两大支柱。为获得 高性能必须在低温(典型的是液氮温度77K)下工作。 正是由于需要制冷以及成本等原因，使光电探测器 类热成像技术在民用领域仍难形成很大的市场。而 热电探测器类热成像技术由于灵敏度和响应速度方 面的限制，只有采用热电摄像管的热成像系统(即 热电视)获得一些应用，而且一般用于要求较低的 民用领域。